N3uron là gì: nền tảng IIoT edge, node và module, đọc PLC Allen-Bradley, Link, Historian, dự phòng và license

N3uron là nền tảng edge công nghiệp cho IIoT và DataOps: nó thu dữ liệu từ PLC, đồng hồ đo và các thiết bị khác, đặt dữ liệu vào một cấu trúc, rồi chuyển tới historian, MQTT broker, cơ sở dữ liệu, hệ SCADA và nền tảng cloud. N3uron thường được cài bên cạnh hệ điều khiển đang chạy chứ không thay nó. Bài này giải thích N3uron được dựng thế nào, theo N3uron Knowledge Base cho bản 1.21 và 1.22: node và module, tag và mã chất lượng, module EtherNet/IP Client cho PLC Allen-Bradley, Link giữa các node, Historian và Web Vision, dự phòng, WebUI và license. Historian nói chung: xem bài Historian là gì.

1. Node và module

Một bản cài N3uron là một node, và node làm gì là do các module nó chạy. N3uron chia module thành ba nhóm:

• Thu dữ liệu: driver đọc thiết bị và hệ thống, ví dụ Modbus, Siemens S7, OPC UA, OPC DA, DNP3, IEC 60870-5-104, BACnet, SNMP, MQTT, SQL và REST, cùng Custom Client để dựng giao thức khác.
• Chuyển dữ liệu: module đưa dữ liệu đi tiếp, ví dụ publish MQTT và Sparkplug, OPC UA Server, Modbus server và DNP3 server, SQL Client, REST API Server, các module xuất file và module Data Diode một chiều.
• Xử lý tại edge và hiển thị: Historian, Derived Tags để tính toán và tổng hợp, Linked Tags, Scripting dựa trên Node.js, Audit Trail, Redundancy Agent và HMI Web Vision.

2. Tag, chất lượng và template

Mỗi tag trong N3uron mang giá trị, dấu thời gian và chất lượng, và còn có thể có alarm, lịch sử và metadata. Mã chất lượng theo các mức Good, Uncertain và Bad kèm một con số, ví dụ:

Một node có tag cục bộ, thuộc mô hình dữ liệu của chính nó, và tag từ xa, đến từ một node khác qua Link. Template dựng tag theo kiểu hướng đối tượng: thay đổi trong định nghĩa template được kế thừa ở mọi instance.

3. Đọc PLC Allen-Bradley

Từ N3uron bản 1.22, module EtherNet/IP Client kết nối tới thiết bị dùng EtherNet/IP. Các loại bộ điều khiển được hỗ trợ gồm PLC họ ControlLogix (kể cả CompactLogix), PLC-5, SLC 500, MicroLogix và Micro800, cùng Omron NJ và NX. Module có trình duyệt kéo thả để đưa tag của bộ điều khiển vào mô hình dữ liệu N3uron, không giới hạn tag và thiết bị, và thiết lập array block size để giảm số lần đọc riêng lẻ.

4. Link giữa các node

Các node trao đổi dữ liệu qua N3uron Link. Theo Knowledge Base, một Link:

• mã hóa dữ liệu bằng TLS 1.3, và chứng chỉ của mỗi node phải được người dùng duyệt ở cả hai bên;
• lưu dữ liệu tại chỗ khi mất kết nối và gửi bù khi kết nối trở lại; 100 triệu sự kiện chiếm khoảng 1 GB đĩa;
• truyền hai chiều sau khi kết nối, nên gửi được lệnh ngược về node ở xa;
• không cần mở cổng ở nhà máy từ xa, vì node ở xa có thể tự khởi tạo kết nối ra ngoài;
• được nén để chạy được trên đường truyền chậm như 2G và vệ tinh.

Kết nối vào mặc định lắng nghe ở cổng TCP 3001. Knowledge Base khuyên khai tên từng node ở xa được phép kết nối, thay vì chấp nhận node không xác định.

5. Historian và Web Vision

Module Historian lưu dữ liệu chuỗi thời gian trong MongoDB. Trên hệ x64 có sẵn một MongoDB nhúng, nhưng bản này không chạy trên các hệ điều hành mới như Debian 12 hay Ubuntu 22 trở lên, khi đó cần MongoDB bên ngoài; trên hệ 32-bit và ARM thì luôn phải dùng MongoDB bên ngoài. N3uron ghi tốc độ trên 100.000 lần ghi mỗi giây, và khoảng 150 triệu lần đổi giá trị cho mỗi GB đĩa. Dữ liệu thu ở node khác vẫn được bảo vệ store-and-forward khi tới Historian qua Link. Dữ liệu đã lưu được xem trong WebUI, xuất ra CSV, hoặc lấy dạng JSON qua module REST API Server.

Web Vision là module HMI: màn hình chạy trên trình duyệt hiện đại bất kỳ, không cần plug-in, và như các module N3uron khác, không giới hạn tag, kết nối, thiết bị, designer và client.

6. Dự phòng

Từ bản 1.21, hai node N3uron có thể chạy thành cặp dự phòng: node chính, luôn hoạt động khi sẵn sàng, và node dự phòng, nhận việc trong lúc node chính ngừng. Hai node có thể chạy trên hai hệ điều hành khác nhau, nhưng phải dùng cùng phiên bản module và bootstrap, và N3uron khuyên dùng một đường kết nối riêng giữa chúng. Cặp node nói chuyện qua cổng TCP 3002 mặc định. Có hai điểm trong Knowledge Base cần cẩn thận: sau khi đổi chế độ dự phòng, node chính ghi đè cấu hình và dữ liệu đã lưu của node dự phòng khi hai node kết nối lại; và nếu node dự phòng không kết nối trong khoảng thời gian chờ ban đầu (initial standby time), node chính chuyển sang hoạt động mà không đồng bộ, nên dữ liệu đã lưu hay cấu hình đã đổi trong lúc node dự phòng hoạt động có thể bị mất.

7. WebUI và license

WebUI cấu hình và giám sát node trên trình duyệt, mặc định ở cổng 8003 cho HTTP và 8443 cho HTTPS, và có thể tắt HTTP để chỉ cho phép kết nối bảo mật. N3uron có sẵn hai tài khoản mặc định, admin và user, với mật khẩu mặc định ghi công khai trong tài liệu; chúng tôi đổi mật khẩu này khi dựng node. License tính theo module và gắn với node: file license được tạo cho UID và tên host của node. Module dùng tag của node khác qua Link cần license từ xa (remote) thay vì license cục bộ (local). Module chưa có license chạy ở chế độ dùng thử hai giờ, khởi động lại được không giới hạn, song song với các module đã có license. Trước khi gỡ N3uron hay chuyển sang máy mới, phải hủy license (unlicense) node trước, nếu không license sẽ mất.

Những gì chúng tôi chốt trước khi cài một node

Đây là cách làm của TDL, không phải yêu cầu của N3uron:

• Mỗi node đọc PLC và giao thức nào, và bản N3uron nào hỗ trợ chúng.
• Dữ liệu đi đâu: historian, MQTT broker, hệ SCADA hay nền tảng cloud, và cần module chuyển dữ liệu nào.
• Node nào khởi tạo từng Link, để không phải mở cổng vào ở nhà máy.
• UID và tên host của node trước khi đặt license, và bước hủy license trước mọi lần đổi máy.

TDL tiếp cận thế nào

TDL Industrial Automation là Certified Integrator của N3uron, có tên trên trang đối tác của N3uron. Chúng tôi thêm N3uron bên cạnh hệ điều khiển đang chạy để thu dữ liệu, không đổi các chương trình đang vận hành nhà máy. Cấu hình N3uron gửi dữ liệu sang Canary Historian qua MQTT Sparkplug B: xem bài N3uron sang Canary Historian. Thêm về dịch vụ này: Đối tác N3uron tại Việt Nam.